Cho dù có những cải biến đáng kể, Hải quân Nhật vẫn xem những chiếc trong lớp Fusō không được bảo vệ đầy đủ và quá chậm để có thể sử dụng hữu ích, nên cả Fusō lẫn Yamashiro đều được giữ lại trong vùng biển chính quốc Nhật Bản như một lực lượng dự trữ chiến lược – mà cuối cùng lại tỏ ra không cần thiết – vào thời gian diễn ra trận Trân Châu Cảng, và sau đó chủ yếu dùng vào công việc huấn luyện.

Cả hai chiếc trong lớp đều bị Hải quân Mỹ đánh chìm trong trận chiến eo biển Surigao vào ngày 25 tháng 10 năm 1944.